שינויים

אפקט פוטואלקטרי

נוספו 1,746 בתים, 15:34, 23 באוקטובר 2014
/* מערכת הניסוי */
==מערכת הניסוי==
בניסוי שלנו המשטח הפוטואלקטרי הנמצא בתוך שפופרת ריק מוקרן ע"י מנורת להט (איור 1). בעזרת מונוכרומטור מאפשרים רק לאור בתדירויות מסוימות להגיע לתא הפוטואלקטרי. האור מוקרן לקטודה ממנה נפלטים האלקטרונים שמגיעים לאנודה שמוחזקת המוחזקת במתחים משתנים. את המתח לאנודה של התא הפוטואלקטרי מספקים ע"י Signal generator מהממשק. הזרם של התא הפוטואלקטרי נמדד על ידי נגד של <math>1M\Omega</math> המחובר בטור למעגל. מתח זה עובר דרך מולטימטר Keithley 177 לצורך הגברה, ונמדד על ידי חיישן מתח.
[[קובץ:מערכת הניסוי פוטואלקטרי.png|300px500px|מרכז|ממוזער|איור 1 - מערכת הניסוי]]
לקביעת המהירות המקסימלית של הפוטואלקטרונים בד"כ משתמשים בשיטת מתח סף. אם נגדיל את המתח השלילי על האנודה, אז במתח מסוים <math>U_0</math> (מתח הסף) זרם האלקטרונים יתאפס. בנקודה זו האנרגיה הקינטית של האלקטרונים "מתבזבזת" כולה כדי להתגבר על מחסום הפוטנציאל.
במקרה זה משוואת איינשטיין תירשם כך:
<math>U_0={h \over e}f- {\Phi \over e}</math>
כאשר <math>e</math> הוא מטען האלקטרון.
לבדיקה ניסיונית ==מהלך הניסוי== ===אופיין I-U של המשוואה הזאת מודדים התא הפוטואלקטרי=== וודאו כי האור מרוכז לכניסת המונוכרומטור, יציאת המונוכרומטור מכוונת לתוך התא הפוטואלקטרי, וכי מפתח הצמצם הוא 2 mm.  בחלק הראשון של הניסוי קבלו אופיין עבור מתחים על האנודה של <math>-5V</math> עד <math>+5V</math> באורך גך של <math>500 nm</math>. הדבר מתבצע בעזרת מחולל האותות מהממשק, המספק מתח שישתנה בצורת גל סינוס (Sine wave) באמפליטודה של 5V. כדי לקבל מדידה טובה, קבעו את תדירות מחולל האותות ל- 0.01Hz.בחלק זה סקלת מיליוולטמטר צריכה להיות על <math>200 mV</math>. קבעו רגישות ותדירות דגימה אידיאלים. בנו אופיין I-U עבור אורך גל זה, ודונו בתוצאות המתקבלות.  ===תלות מתח הסף (0U) בתדר בתדירות האור === בחלקו השני של הניסוי, קבעו את ערכו של מתח הסף כפונקציה של תדר האור בתחום של <math>400- f600 nm</math> בקפיצות של <math>50 nm</math>. התלות חייבת שינוי אורך הגל של האור יעשה ע"י כוונון ידית המונוכרומטור לאורכי גל שונים. יש לקבל אופייני מתח-זרם של התא הפוטואלקטרי ולמצוא את מתח העצירה מהאופיין עבור התדרים השונים (כדאי לעשות zoom לגרף).  בחלק זה סקלת המולטי-מטר צריכה להיות לינארית ושיפוע הקו שווה hעל <math>20 mV</emath> (הגברה של 100). בשיטה זאת ניתן לקבוע כדי לקחת מדידה מדויקת יותר העלו את היחס בין שני קבועים פיזיקליים בסיסייםרגישות המדידה (אין צורך למדוד זרמים גבוהים בתא), כמו כן הורידו את תדירות מחולל האותות פי 5. בנו גרף של מתח הסף כפונקציה של תדירות האור, וחשבו מתוכו את הערך h/e.
405
עריכות